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通訊員 王蕾 科技日?qǐng)?bào)記者 代小佩
近日，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院王培昌教授團(tuán)隊(duì)在《Nucleic Acids Research》在線發(fā)表研究論文。該研究首次系統(tǒng)揭示衰老階段的全基因組變化景觀，識(shí)別在體內(nèi)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄時(shí)間調(diào)控的關(guān)鍵元素，從而為衰老分子機(jī)制的解析提供了新方向，也為衰老及其相關(guān)的疾病干預(yù)和治療提供了新思路。
細(xì)胞衰老發(fā)生在整個(gè)生命過(guò)程中，在各種生理過(guò)程中可以發(fā)揮有益作用，包括胚胎發(fā)育、組織修復(fù)和腫瘤抑制。與此同時(shí)，隨著年齡增長(zhǎng)，衰老細(xì)胞在相關(guān)組織或器官中穩(wěn)定積累也會(huì)產(chǎn)生不良后果，這可能會(huì)導(dǎo)致組織器官衰老和與衰老相關(guān)疾病的發(fā)生。
在過(guò)去的幾十年里，許多表觀遺傳學(xué)研究聚焦于細(xì)胞衰老，致力于探索衰老細(xì)胞的識(shí)別新途徑、衰老細(xì)胞的新表征和消除衰老細(xì)胞的新方法。當(dāng)細(xì)胞衰老發(fā)生時(shí)，屈服于多因子應(yīng)激的細(xì)胞經(jīng)歷了組蛋白總體丟失的改變，胞內(nèi)出現(xiàn)局部和全局染色質(zhì)重構(gòu)，核內(nèi)的組蛋白修飾出現(xiàn)不平衡，抑制性組蛋白修飾增多，進(jìn)而導(dǎo)致整體轉(zhuǎn)錄水平的變化。然而，關(guān)于表觀遺傳改變?nèi)绾尉唧w調(diào)節(jié)衰老細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)，目前國(guó)內(nèi)外可獲得的信息仍然有限。
為解決這一問(wèn)題，王培昌團(tuán)隊(duì)對(duì)兩種不同的細(xì)胞衰老模型進(jìn)行多組學(xué)聯(lián)合分析，在不同分子層面上揭示衰老的景觀，識(shí)別在體內(nèi)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄時(shí)間調(diào)控的關(guān)鍵元素。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)衰老發(fā)生時(shí)，衰老過(guò)程中的核層、異染色質(zhì)和染色質(zhì)連接被破壞，活性和非活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間的界限變得模糊。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證實(shí)細(xì)胞衰老發(fā)生時(shí)轉(zhuǎn)錄噪聲升高，基因翻譯率下降，全局異染色質(zhì)減少，以及核小體出現(xiàn)重構(gòu)和丟失。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞衰老中染色質(zhì)可達(dá)性改變的區(qū)域總是集中于遠(yuǎn)端基因間區(qū)、內(nèi)含子區(qū)和啟動(dòng)子區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，染色質(zhì)從封閉狀態(tài)到開(kāi)放狀態(tài)的切換導(dǎo)致基因激活。然而，遠(yuǎn)端基因間區(qū)和內(nèi)含子區(qū)注釋改變區(qū)域的增加，很可能直接導(dǎo)致基因表達(dá)噪聲的增加和基因翻譯率的下降。該研究還發(fā)現(xiàn)了ATP2C2、 BCAS3、CREG1等34個(gè)基因在衰老及其相關(guān)疾病中的關(guān)鍵作用，以及NAT1/PBX1/RRM2蛋白復(fù)合物的關(guān)鍵功能。
首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院宋喬博士生為該文第一作者，王培昌教授為獨(dú)立通訊作者。
關(guān)鍵詞： 衰老細(xì)胞
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